摘要：2015至2016年期间，某燃机电厂对机组所有直流绝缘在线监测装置进行升级。针对新装QDA-300装置在调试验收过程中，装置出现不同现象的误选问题。经过查实，针对真实接地、不同电源回路环网运行、电磁干扰等不同的原因，提出改进措施，取得了预期的效果。
关键词：直流绝缘在线监测装置；直流接地；环网运行；电磁干扰
前言
发电厂和变电站的直流电源作为主要电气设备的保安电源，以及继电保护装置、控制装置等重要负载提供工作电源，是一个十分庞大的多分支供电网络。直流系统工作状况好坏直接影响电力系统安全、可靠和高效运行。直流接地是直流系统常见的故障,可能造成控制回路和继电保护装置的误动作,从而引发严重的事故。因此必须对直流系统绝缘状况进行长期在线监测。为了有效提高排除直流接地故障的效率，直流在线绝缘监测装置应具备可靠的接地选线功能。
一、情况简介
某燃机电厂各直流系统原采用的直流绝缘在线监测装置（爱默生JYM-Ⅱ）并不具备实时检测直流系统窜入交流电源的功能。通过对比，选择广州千顺电子设备有限公司生产的QDA-300型直流在线绝缘监测装置。利用机组停运机会，分批次对全厂各直流系统绝缘在线监测装置进行更换。
某燃机电厂1号联合循环机组，此次改造共安装了4套QDA-300系列的绝缘监测装置。分别是2套直流110V系统、1套直流120V系统、1套直流220V系统。在调试验收过程中装置出现不同现象的误选。基本情况是:（1）、2套110V系统绝缘装置选线功能正常，没有出现接地选线报警现象；（2）、120V系统绝缘装置出现接地选线报警现象，基本固定在12、17、20、43、44支路，而且系统存在78k左右的平衡接地；（3）、220V系统的绝缘装置总共12路馈线，误选支路随机出现。
二、问题原因的分析与解决过程
情况一：120V的直流系统
120V直流系统目前存在78k的平衡接地（装置测量），通过对每路CT信号的检测发现12、17、20、43、44馈线支路信号异常而且也最易导致误选。通过示波仪实测获知，正常支路波形平整，无毛刺；第12支路波形有连续的细小毛刺；第17、20支路波形起伏较大，但无明显的毛刺。
1、K12的接地选线报警。由于系统存在78k的平衡接地故障（绝缘装置检测），首先进行手动选线，再结合示波器以及装置的选线结果，怀疑12馈线支路存在接地故障。通过断开K12馈线开关后，系统接地故障消失，可以认为12馈线支路确实存在接地故障。因此装置接地选线至该支路是正确的。在后期的检查处理中，查明接地设备，并给予消除。
2、K17、K20的接地选线报警。由于17、20馈线支路波形比较类似，而且都是到功能相同类型的负载但属不同屏柜。因此怀疑可能存在接线错误引起的环网运行。通过先后断开K17、K20馈线开关的方式来确认怀疑。首先断开K20馈线开关，测得开关下级的正极端有接近+60V的直流电压，说明20支路馈线的正极与其他馈线存在电气链接。然后合上K20馈线开关，断开K17馈线开关，测得馈线开关下级的正极端同样也存在接近+60V的直流电压。也说明17支路馈线的正极与其他馈线存在电气链接。最后将K17、K20馈线开关都断开，测得二开关下级正负极对地电压都为0 V。则证明了17、20馈线支路的正极是接在一起。
图1 不平衡负载电流
具体分析：如图1所示，由于17、20支路馈线的正极链接在一起，因此I17+不等于I17-，I20+不等于I20-，导致CT17、CT20无法抵消这个流经CT的不平衡的负载电流，所以波形图中出现干扰信号。如果将17、20支路馈线的正极链接的线路解开，I17+等于I17-，I20+等于I20-，CT17、CT20就可以完全抵消流经CT的负载电流。那么CT感应出来的信号波形就应与正常支路相似。这样就不会出现误选现象。因此直流双电源环网运行，使这两路馈线的正负极负载电流不再相等，从而导致17、20支路馈线CT出线误选现象。
处理经过：接地选线报警中的K17（1号发电机保护A屏开入量直流电源）、K20（1号发电机保护B屏开入量直流电源）之间环网运行，正回路窜接在一起，通过拉K17、K20馈线开关已证实。 进一步细查，确认环网点为A、B屏各开入量17、18号端子，二屏之间通过盘间电缆给予并接。对该开入量（励磁变温度高报警与超温跳闸）重新敷设电缆，并正确接线后；CT17、CT20的信号恢复正常，再次经过多次现场模拟接地试验，未再出现装置误选馈线支路现象。通过以上的处理，也进一步验证，直流双电源环网运行是QDA-300A装置对K17、K20支路接地报警的真实原因。
3、K43、K44的接地选线报警。由于K43、K44开关是17、20等众多馈线上级小母线的进线开关，因此在下级馈线有接地时，将与下级馈线一同报警。故43、44馈线上的CT出现误选应属正常现象。在12、17、20支路的接地选线报警经处理消失后，K43、K44的接地选线报警也同时消失；验证了上述的分析。
情况二：220V直流系统
首先，测得各个馈线的波形图。每个支路的波形均含有连续细小的毛刺，且第10、11、12支路的波形起伏较大，特别是第11支路起伏最大。
从以上各路CT的信号情况来看，这些不稳定的都集中在低频范围内，周期大概是2秒左右（频率0.5Hz）。而且最容易出现误选的可能是5、9、10、11、12馈线支路。现场的试验结果也证明了这个判断。
造成以上的原因主要有：
（1）由于双回路供电方式造成不平衡的负荷电流，或者是不稳定的负荷电流，导致电流互感器生产这些不规则的的信号。（2）互感器周围磁场的干扰。（3）为其他装置提供电源的馈线，由于其它原因，导致该装置的测量信号或者干扰信号耦合或者经馈线窜入直流系统。例如，UPS直流电源，容易窜入工频信号。其它的保护装置的测量信号等。（4）所安装的电流互感器使用的材料特性与干扰信号不匹配。
经过现场的试验和测试，发现互感器的周围存在一定的磁场干扰，而且越靠近第11馈线支路（UPS直流电源），干扰越大。而且在第11馈线支路（UPS直流电源）中用互感器检测发现存在50Hz的工频信号。
处理措施：由于前面已经确定了干扰信号的波形及其响应频率范围，因此，采取了更换电流互感器的方法。该电流互感器是采用一种可以抑制低频干扰信号的坡莫合金材料，这种互感器抗低频干扰能力比普通铁氧体材料的电流互感器更强。具体的比较如下表所述。
表1 铁氧体与坡莫合金材质的性能对比
更换为坡莫合金材料的电流互感器后，所有的馈线上的电流互感器出来的信号基本都与图1类似，每路馈线都进行了模拟接地试验，未再出现误选或漏选的现象。
因此，使用坡莫合金材料的电流互感器在抑制低频干扰信号的效果比使用铁氧体材料的电流互感器好。反之，使用铁氧体材料的电流互感器在抑制高频干扰的效果比使用坡莫合金材料的电流互感器要好。至于使用哪种材料的电流互感器关键在于确定这些干扰信号的响应频率范围，才能有针对行使用相应材料的电流互感器。
三、结论
直流绝缘在线监测装置误报警的问题已成功解决，总结此问题解决的全过程如下：（1）查找到误报警的真实原因。（2）根据不同的原因，制定有效可靠的整改方案。（3）通过模拟接地试验，验证了方案的可靠性。（4）举一反三，对后续的改造工作，提供有益的帮助。
与此同时，也通过解决误报警的问题，查找并整改了一些遗留的安全隐患。为公司机组的安全稳定运行，作出了相应的贡献。
参考文献
[1]马海霞,李传文.直流系统环网故障的判断及查找案例分析. 《电子制作》. 2014（9）:172-173
[2]徐玉凤,云昌安,尹星光,直流系统环网故障的危害与处理.《广东电力》 .2010.9.23（9）.83-85
[3]梁淑梅.变电站直流系统接地故障及环网危害分析处理.《技术研发》.2013.12.20.90-91
[4]广州市仟顺电子设备有限公司，QDA-300绝缘装置技术参数说明书
[5]李春来，汤晓宇，罗坤明.计量用电流互感器在3种铁心条件下传变特性的试验与分析[J].《仪表技术与传感器》.2015（4）：104-106
作者简介
费维，男，籍贯为江苏吴江，工程师（电气控制）、二级技师（变电检修），主要从事专业领域为电厂电气检修。
论文作者:费维
论文发表刊物:《电力设备》2018年第3期
论文发表时间:2018/6/19
标签：支路论文; 馈线论文; 装置论文; 在线论文; 系统论文; 信号论文; 波形论文; 《电力设备》2018年第3期论文;